JPH08163787A - バッテリのリフレッシュ方法及びその装置並びに電気自動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エネルギー効率よくバッテリのリフレッシュ
動作を行なわせる。 【構成】 インダクションモータ２を駆動するインバー
タ回路１２に並列にチョッパ回路２３を接続し、バッテ
リ１０のリフレッシュ動作時には、インバータ回路１２
の１つのアーム１７Ｕとチョッパ回路２３により降圧チ
ョッパ回路を構成して、この降圧チョッパ回路を介して
バッテリ１０の残存電力（残エネルギー）を交流電源４
５に回生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッテリに、その残存
エネルギーが下限値になるまで放電させたのちに電源か
ら充電させるようにしたバッテリのリフレッシュ方法及
びその装置並びにその装置を用いた電気自動車に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電気自動車に用いられているニ
ッケル系電池（ニッケル水素電池，ニッケルカドミ電
池）からなるバッテリは、メモリ効果のため、実際に利
用できる充電容量が低下する。このため、従来では、リ
フレッシュスイッチの操作により、バッテリにその残存
エネルギーを下限値まで放電させたのち充電させるリフ
レッシュ動作を行なわせるようにしており、そのバッテ
リの残存エネルギーは、放電用抵抗器によりジュール熱
として消費するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の構成では、バッ
テリの残存エネルギーを放電用抵抗器によりジュール熱
として放散させるので、エネルギー効率が悪く、特に、
電気自動車のような大形のバッテリの場合には、放電用
抵抗器も大形になるので、広い設置スペースが必要とな
る不具合がある。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、バッテリの残存エネルギーを電源側に
回生させることにより、エネルギー効率をよくすること
ができ、放電用抵抗器が不要となるバッテリのリフレッ
シュ方法及びその装置並びに電気自動車を提供するにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のバッテリ
のリフレッシュ方法は、バッテリに、その残存エネルギ
ーが下限値になるまで放電させた後に電源から充電させ
るようにしたものにおいて、前記残存エネルギーを前記
電源側に回生させるようにしたことを特徴とする。

【０００６】請求項２記載のバッテリのリフレッシュ方
法は、バッテリ電圧が電源電圧よりも高い場合には、降
圧チョッパ回路を介して電源側への回生を行なわせると
ともに前記バッテリの放電時の下限電圧を前記電源電圧
以上に設定したことを特徴とする。

【０００７】請求項３記載のバッテリのリフレッシュ方
法は、電源として交流電源を用い、バッテリから交流電
源への回生時には力率制御を行なうことを特徴とする。

【０００８】請求項４記載のバッテリのリフレッシュ方
法は、力率制御を、交流電源電圧のゼロクロス点を検出
してＰＬＬ制御により正弦波の基準信号を得、この基準
信号に交流電源に対する入力電流を追従させることによ
り行なわれるようにすることを特徴とする。

【０００９】請求項５記載のバッテリのリフレッシュ装
置は、２個のスイッチング素子を直列に接続してなるア
ームを１つ以上有し、入力端子がバッテリに接続され、
出力端子がモータに接続されて、前記スイッチング素子
のオンオフにより前記モータを通断電制御する駆動回路
を備えたものにおいて、前記駆動回路の１つのアームと
ともに前記バッテリの直流出力を前記交流電源の交流入
力に変換するためのスイッチング素子を有するチョッパ
回路と、前記バッテリのリフレッシュ時に前記１つのア
ームのスイッチング素子及びチョッパ回路のスイッチン
グ素子をオンオフ制御する制御手段とを具備してなる構
成に特徴を有する。請求項６記載のバッテリのリフレッ
シュ装置は、１つのアームの中性点に接続される交流電
源ラインにリアクトルを挿入する構成に特徴を有する。

【００１０】請求項７記載のバッテリのリフレッシュ装
置は、交流電源ラインに電流検出手段を備え、制御手段
を、この電流検出手段の検出電流に基づいてバッテリの
回生時の放電電流を制御するように構成するところに特
徴を有する。

【００１１】請求項８記載のバッテリのリフレッシュ装
置は、リアクトルに電流検出巻線を有することを特徴と
する。請求項９記載のバッテリのリフレッシュ装置は、
リフレッシュスイッチを備え、制御手段を、このリフレ
ッシュスイッチの操作に応じて前記バッテリのリフレッ
シュ動作を開始させるように構成するところに特徴を有
する。

【００１２】請求項１０記載のバッテリのリフレッシュ
装置は、バッテリ電圧を検出する電圧検出手段を備え、
制御手段を、この電圧検出手段の検出電圧に基づいてバ
ッテリをリフレッシュ動作から充電動作に自動的に切換
えるように構成するところに特徴を有する。

【００１３】請求項１１記載の電気自動車は、請求項５
乃至１０のいずれかに記載のバッテリのリフレッシュ装
置を用いたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１記載のバッテリのリフレッシュ方法に
よれば、バッテリの残存エネルギーは電源側に回生され
るので、残存エネルギーを消費するための放電用抵抗器
は不要になる。

【００１５】請求項２記載のバッテリのリフレッシュ方
法によれば、バッテリ電圧が電源電圧より高い場合に
は、バッテリ電圧を降圧チョッパ回路により降圧して電
源側に回生する。請求項３記載のバッテリのリフレッシ
ュ方法によれば、バッテリから交流電源への回生時には
力率制御を行なうので、交流電源系統の力率が改善され
る。

【００１６】請求項４記載のバッテリのリフレッシュ方
法によれば、ＰＬＬ制御により力率制御時の基準信号を
得るようにしているので、電源系統の確実な力率改善を
図ることができる。請求項５記載のバッテリのリフレッ
シュ装置によれば、モータを駆動する駆動回路の１つの
アームを利用しているので、構成が簡単になる。請求項
６記載のバッテリのリフレッシュ装置によれば、交流電
源ラインにリアクトルを挿入するようにしたので、電源
に対する入力電流の平滑を行なうことができる。

【００１７】請求項７記載のバッテリのリフレッシュ装
置によれば、交流電源ラインの電流検出手段の検出電流
に基づいて放電電流を制御するので、容易に電流制御を
行なうことができる。請求項８記載のバッテリのリフレ
ッシュ装置によれば、リアクトルに電流検出巻線を有す
るようにしたので、平滑手段と電流検出手段とが一体化
される。

【００１８】請求項９記載のバッテリのリフレッシュ装
置によれば、リフレッシュ動作開始用のリフレッシュス
イッチを設けるようにしたので、所望の時期にバッテリ
のリフレッシュ動作を行なわせることができる。

【００１９】請求項１０記載のバッテリのリフレッシュ
装置によれば、バッテリ電圧を検出する電圧検出手段の
検出電圧に基づいてバッテリをリフレッシュ動作から充
電動作に自動的に切換えるようにしたので、作業上極め
て便利である。

【００２０】請求項１１記載の電気自動車によれば、請
求項５乃至１０のいずれかに記載のバッテリのリフレッ
シュ装置を用いるようにしたので、搭載物の設置スペー
スが限られている電気自動車に好適である。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を電気自動車に適用した第１の
実施例につき、図１乃至図４を参照しながら説明する。
先ず、全体構成を示す図４において、電気自動車１に
は、モータとしてインダクションモータ２が搭載されて
いる。このインダクションモータ２は、図１に示すよう
に、複数相例えば３相のステータコイル３Ｕ，３Ｖ及び
３Ｗを有するステータ３と、図示しないロータとを備え
ている。そして、このインダクションモータ２によっ
て、変速機４及び作動ギヤ５を介して後側ホイール６，
６の車軸７，７が駆動されるようになっている。尚、電
気自動車１の前側ホイール８，８の車軸９，９は非駆動
である。そして、電気自動車１にはニッケル系電池から
なる充電可能な２００ボルト定格のバッテリ１０が搭載
されており、このバッテリ１０からの直流電源がバッテ
リ充電装置及びバッテリリフレッシュ装置兼用モータ駆
動装置１１によって交流電源に変換されて前記インダク
ションモータ２に供給されるようになっている。

【００２２】さて、バッテリ充電装置及びバッテリリフ
レッシュ装置兼用モータ駆動装置１１の具体的構成につ
き、図１に従って述べる。駆動回路としてのインバータ
回路１２は、６個のスイッチング素子たるＮＰＮ形のト
ランジスタ１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ及び１４Ｕ，１４
Ｖ，１４Ｗを３相ブリッジ接続して構成されたもので、
夫々のコレクタ，エミッタ間には、フライホイールダイ
オード１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ及び１６Ｕ，１６Ｖ，１
６Ｗが接続され、以て、３つのアーム１７Ｕ，１７Ｖ及
び１７Ｗを有する。そして、このインバータ回路１２の
入力端子１８，１９は、直流母線２０，２１を介してバ
ッテリ１０の正，負端子に夫々接続され、出力端子２２
Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗは、インダクションモータ２のステ
ータコイル３Ｕ，３Ｖ及び３Ｗの各一端子に接続されて
いる。尚、ステータコイル３Ｕ，３Ｖ及び３Ｗの各他端
子は共通に接続されている。

【００２３】チョッパ回路２３は、スイッチング素子と
してのＮＰＮ形のトランジスタ２４，２５及びダイオー
ド２６，２７を有するもので、そのトランジスタ２４に
おいて、コレクタは直流母線２０に接続され、エミッタ
はトランジスタ２５のコレクタに接続されており、その
トランジスタ２５のエミッタは直流母線２１に接続され
ており、トランジスタ２４及び２５の各コレクタ，エミ
ッタ間にはダイオード２６及び２７が接続されている。
そして、インバータ回路１２の１つのアーム１７Ｕの中
性点たる出力端子２２Ｕは、リアクトル２８が挿入され
た交流電源ライン２９及び双方向性三端子サイリスタ
（以下トライアックと称す）３０を介して接続端子３１
ａに接続され、チョッパ回路２３の中性点たる交流電源
端子３２は交流電源ライン３３を介して接続端子３１ｂ
に接続されており、以上により、降圧チョッパ回路とし
ても機能するインバータ回路が構成されている。

【００２４】電圧検出手段たる直流電圧検出器３４は、
直流母線２０，２１間に接続されていて、バッテリ１０
の端子間電圧を検出するようになっている。電流検出手
段たる交流電流検出器３５は、交流電源ライン２９に配
設されていて、交流電源ライン２９に流れる電流（後述
するようにリアクトル２８に流れる電流）を検出するよ
うになっている。充電電流検出器３６は、直流母線２０
に配設されていて、バッテリ１０に流れる充電電流を検
出するようになっている。尚、交流電流検出器３５及び
充電電流検出器３６は、交流電流及び直流電流のいずれ
も検出し得るホール素子形変流器によって構成されてい
る。

【００２５】ゼロクロス点センサたるフォトカプラ３７
は、発光ダイオード３７ａ及びフォトトランジスタ３７
ｂを有するもので、発光ダイオード３７ａは抵抗３８を
直列に介して接続端子３１ａ，３１ｂ間に接続されてい
る。又、フォトトランジスタ３７ｂのエミッタはアース
され、コレクタは抵抗３９を介して直流電圧＋Ｖｃが印
加された直流電源線４０に接続されている。尚、フォト
トランジスタ３７ｂのコレクタはフォトカプラ３７の出
力端子となる。

【００２６】さて、制御手段たるマイクロコンピュータ
４１は、各入力ポートに直流電圧検出器３４，交流電流
検出器３５及び充電電流検出器３６の各出力端子が接続
され各出力ポートがフォトカプラ式のゲートドライブ回
路４２の各入力端子に接続されていて、後述する如くに
動作する。そして、ゲートドライブ回路４２の各出力端
子は、インバータ回路１２のトランジスタ１３Ｕ乃至１
３Ｗ，１４Ｕ乃至１４Ｗ及びチョッパ回路２３のトラン
ジスタ２４，２５のベース（ゲート）に夫々接続されて
いる。

【００２７】ＰＬＬ制御回路４３は、実際には、マイク
ロコンピュータ４１の一部をなすものであるが、ここで
は、説明の便宜上、機能別のブロック線図として示され
ている。そのＰＬＬ制御回路４３において、入力端子は
フォトカプラ３７の出力端子に接続されており、出力端
子はマイクロコンピュータ４１の入力ポートに接続され
ている。そして、マイクロコンピュータ４１の１つの入
力ポートはリフレッシュスイッチ４４を介してアースさ
れている。尚、マイクロコンピュータ４１の１つの出力
ポートは、図４に示すように、変速機４の制御端子に接
続されており、又、他の１つの出力ポートは、図示はし
ないが、ゲートドライブ回路を介してトライアック３０
のゲートに接続されている。

【００２８】次に、本実施例の作用につき、図２及び図
３をも参照して説明する。先ず、電気自動車１の走行時
の動作を述べる。即ち、マイクロコンピュータ４１は、
インバータ回路１２のトランジスタ１３Ｕ乃至１３Ｗ及
び１４Ｕ乃至１４Ｗに対する通電タイミング信号を出力
してベースドライブ回路４２に与え、ベースドライブ回
路４２は、その通電タイミング信号に応じてトランジス
タ１３Ｕ乃至１３Ｗ及び１４Ｕ乃至１４Ｗのベースにベ
ース信号（ゲート信号）を所定の順序で与えて、そのト
ランジスタ１３Ｕ乃至１３Ｗ及び１４Ｕ乃至１４Ｗをオ
ンオフ制御する。これにより、インバータ回路１２は、
バッテリ１０の直流電圧から交流電圧を作成してインダ
クションモータ２に与えるようになり、インダクション
モータ２が回転し、電気自動車１が走行する。

【００２９】この場合、マイクロコンピュータ４１は、
図示しないアクセルの開度に応じてトランジスタ１３Ｕ
乃至１３Ｗ若しくは１４Ｕ乃至１４ＷをＰＷＭ制御し、
以て、インダクションモータ２の回転数を制御するとと
もに、変速機４に制御信号を与えてその変速比の制御を
行なう。

【００３０】さて、バッテリ１０のリフレッシュ動作に
ついて述べるに、このときには接続端子３１ａ及び３１
ｂに例えば単相１００ボルトの交流電源（商用電源）４
５を接続し、リフレッシュスイッチ４４を操作してオン
させる。このリフレッシュスイッチ４４のオンにより、
マイクロコンピュータ４１は、インダクションモータ２
の駆動モードからバッテリ１０のリフレッシュモードへ
と切換わる。

【００３１】接続端子３１ａ及び３１ｂに電流電源４５
が接続されると、フォトカプラ３７の発光ダイオード３
７ａに、図２（ａ）で示すように、交流電源電圧Ｖａｃ
が供給され、その発光ダイオード３７ａが断続的に発光
するようになる。即ち、発光ダイオード３７ａは、交流
電源電圧Ｖａｃの正半波時に発光し、負半波時に発光停
止することを繰返すものであり、これに応じてフォトト
ランジスタ３７ｂがオン，オフを繰返すようになる。そ
して、フォトトランジスタ３７ｂのコレクタ電位たるフ
ォトカプラ３７の出力信号真信号Ｓは、図２（ｂ）に示
すように、オン時にはロウレベル及びオフ時にはハイレ
ベルとにる矩形波信号となるものであり、これが、ＰＬ
Ｌ制御回路４３に与えられる。

【００３２】ＰＬＬ制御回路４３は、出力信号Ｓの立上
り及び立下りから交流電源電圧Ｖａｃのゼロクロス点を
検出するもので、交流電源電圧Ｖａｃのゼロクロス点を
検出すると、これに基づきＰＬＬ制御により、図２
（ｃ）に示すように、交流電源電圧Ｖａｃに同期した正
弦波の基準（電圧）信号ＶＲを作成し、これをマイクロ
コンピュータ４１に与える。マイクロコンピュータ４１
は、基準信号ＶＲから交流電源電圧Ｖａｃの極性を判断
するようになっており、これに基づいて以下のような制
御を行なう。

【００３３】マイクロコンピュータ４１は、リフレッシ
ュモードでは、インバータ回路１２の１つのアーム１７
Ｕ，チョッパ回路２３及びトライアック３０を用いる。
即ち、マイクロコンピュータ４１は、トライアック３０
をオンさせるとともに、交流電源電圧Ｖａｃが正（＋）
半波の場合には、先ず、１つのアーム１７Ｕのトランジ
スタ１３Ｕをオンさせ且つトランジスタ１４Ｕをオフさ
せるとともに、チョッパ回路２３のトランジスタ２４を
オフさせ且つトランジスタ２５をオンさせる。これによ
り、バッテリ１０の正端子，トランジスタ１３Ｕ，リア
クトル２８，トライアック３０，交流電源４５，トラン
ジスタ２５及びバッテリ１０の負端子の経路で交流電流
（バッテリ１０の放電電流，交流電源４５への回生電
流）Ｉａｃが流れ、これは交流電流検出器３５により検
出されて検出電流Ｉｄとしてマイクロコンピュータ４１
に与えられる。尚、検出電流Ｉｄは、実際には電圧に変
換されてマイクロコンピュータ４１に与えられるもので
あるが、ここでは、説明の便宜上、検出電流Ｉｄとして
述べる。

【００３４】トランジスタ１３Ｕ及び２５のオン状態の
継続により検出電流Ｉｄが増加してこれが基準信号ＶＲ
よりも大となると、マイクロコンピュータ４１は、トラ
ンジスタ１３Ｕをオフさせる。その後、交流電流検出器
３５の検出電流Ｉｄが減少して基準信号ＶＲより小にな
ると、マイクロコンピュータ４１は再びトランジスタ１
３Ｕをオンさせるようになる。以下、同様の動作を繰返
すようになる。従って、トランジスタ１３Ｕに与えられ
るゲート信号Ｓｙは図２（ｄ）に示すようになる。 交
流電源電圧Ｖａｃが負（−）半波の場合には、マイクロ
コンピュータ４１は、１つのアーム１７Ｕのトランジス
タ１３Ｕをオフさせ且つトランジスタ１４Ｕをオンさせ
るとともに、チョッパ回路２３のトランジスタ２４をオ
ンさせトランジスタ２５をオフさせる。この場合のトラ
ンジスタ２４のオンオフ動作は、前述のトランジスタ１
３Ｕと同様である。従って、トランジスタ２４に与えら
れるゲート信号Ｓｚは図２（ｅ）に湿すようになる。

【００３５】即ち、マイクロコンピュータ４１は、図２
（ｆ）に示すように、検出電流Ｉｄが基準信号ＶＲに追
従するようにトランジスタ１３Ｕ及び２４をオンオフ制
御するものであり、これにより、検出電流Ｉｄは交流電
源電圧Ｖａｃと同相の正弦波状の波形に制御され、交流
電流Ｉａｃは図２（ｇ）に示すようになる。尚、リアク
トル２８は電流平滑作用をなす。

【００３６】ところで、一般的には、バッテリ１０の放
電電流は、交流正弦波振幅に対応した実効値電流として
予め設定されており、交流正弦波振幅を変化させること
により制御することができる。マイクロコンピュータ４
１は、基準信号ＶＲを作成するに当たってその正弦波振
幅を例えば２ボルトに設定するようになっており、この
基準信号ＶＲに入力電流Ｉｄを追従させると、単相１０
０ボルトの交流電源４５の入力電流は、１．４１アンペ
ア（１００ボルト）となり、従って、バッテリ１０の定
格電圧を２００ボルトとすれば、バッテリ１０の放電電
流は、０．７０５アンペアになる。

【００３７】而して、バッテリ１０の端子間電圧は直流
電圧検出器３４によって検出されてマイクロコンピュー
タ４１に与えられるようになっており、マイクロコンピ
ュータ４１は、バッテリ１０の端子間電圧が下限電圧
（残存エネルギーが下限値）に達すると、リフレッシュ
完了と判断してトランジスタ１３Ｕ，１４Ｕ，２４及び
２５をオフさせる。

【００３８】マイクロコンピュータ４１は、直流電圧検
出器３４の検出電圧に基づいてバッテリ１０のリフレッ
シュ動作完了を検出すると、自動的に充電モードに切換
わり、この充電モードでは、１つのアーム１７Ｕ，チョ
ッパ回路２３及びトライアック３０を用いる。即ち、マ
イクロコンピュータ４１は、交流電源電圧Ｖａｃが正
（＋）半波の場合には、チョッパ回路２３のトランジス
タ２４，２５及び１つのアーム１７Ｕのトランジスタ１
３Ｕをオフさせ、アーム１７Ｕのトランジスタ１４Ｕを
オンさせ、交流電源電圧Ｖａｃが負（−）半波の場合に
は、トランジスタ１３Ｕ，１４Ｕ及び２４をオフさせ、
トランジスタ２５をオンさせる。又、マイクロコンピュ
ータ４１は、先ず、交流電源電圧Ｖａｃ（図３（ａ）参
照）が負半波から正半波へのゼロクロス点近傍でトライ
アック３０にゲート信号を与えるようになり、従って、
トライアック３０の通電位相は、図３（ｂ）に示すよう
に、略零となる。その後、マイクロコンピュータ４１
は、図３（ｂ）に示すように、トライアック３０の通電
位相が徐々に大になるようにそのトライアック３０に与
えるゲート信号を制御するようになる。

【００３９】而して、トライアック３０がオンしている
期間においては、リアクトル２８に電流が流れてリアク
トル２８に電磁エネルギーが蓄積され、トライアック３
０がオフするとその電磁エネルギーがバッテリ１０に与
えられるようになって、バッテリ１０が昇圧された電圧
で充電されるようになり、従って、交流電源４５の交流
電流Ｉａｃ´は、図３（ｃ）に示すように、徐々に増加
する。尚、バッテリ１０に対する充電の原理は、後に詳
述する。バッテリ１０に対する充電電流Ｉｂは充電電流
検出器３６によって検出されてマイクロコンピュータ４
１に与えられるようになっており、マイクロコンピュー
タ４１は、充電電流Ｉｂが所定値に達すると、初期充電
動作を終了し、次の通常充電動作に移行する。

【００４０】即ち、マイクロコンピュータ４１は、交流
電源電圧Ｖａｃが正（＋）半波の場合には、先ず、トラ
ンジスタ１３Ｕ，２４及び２５をオフさせ、１つのアー
ム１７Ｕのトランジスタ１４Ｕをオンさせ、且つ、トラ
イアック３０をオンさせる。これにより、トライアック
３０，リアクトル２８，トランジスタ１４Ｕ及びダイオ
ード２７の経路でリアクトル２８に交流電流Ｉａｃ´が
流れ、リアクトル２８に電磁エネルギーが蓄積される。
このリアクトル２８に流れる交流電流Ｉａｃ´は交流電
流検出器３５により検出されて検出電流Ｉｄ´としてマ
イクロコンピュータ４１に与えられる。

【００４１】トランジスタ１４Ｕのオン状態の継続によ
り検出電流Ｉｄ´が増加してこれが基準信号ＶＲより大
になると、マイクロコンピュータ４１は、トランジスタ
１４Ｕをオフさせる。これにより、リアクトル２８に蓄
積された電磁エネルギーはフライホイールダイオード１
５Ｕを通してバッテリ１０に与えられるようになり、バ
ッテリ１０が昇圧された電圧で充電される。

【００４２】その後、入力電流検出器３５の検出電流Ｉ
ｄ´が減少して基準信号ＶＲより小になると、マイクロ
コンピュータ４１は再びトランジスタ１４Ｕをオンさせ
るようになる。以下、同様の動作を繰返すようになる。

【００４３】交流電源電圧Ｖａｃが負（−）半波の場合
には、マイクロコンピュータ４１はトランジスタ１３
Ｕ，１４Ｕ及び２４をオフさせ、チョッパ回路２３のト
ランジスタ２５をオンさせ、且つ、トライアック３０を
オンさせる。この場合のトランジスタ２５のオンオフ動
作は、前述のトランジスタ１４Ｕと同様である。

【００４４】即ち、マイクロコンピュータ４１は、検出
電流Ｉｄ´が基準信号ＶＲに追従するようにトランジス
タ１４Ｕ及び２５をオンオフ制御するものであり、これ
により、検出電流Ｉｄ´は交流電源電圧Ｖａｃと同相の
正弦波状の波形に制御され、交流電流Ｉａｃ´は図２
（ｆ）に示すようになる。而して、バッテリ１０の端子
間電圧は直流電圧検出器３４によって検出されてマイク
ロコンピュータ４１に与えられるようになっており、マ
イクロコンピュータ４１は、バッテリ１０の端子間電圧
が規定値に達すると、充電完了と判断してトランジスタ
１４Ｕ，２５をオフさせ、図示しない報知器を動作させ
て充電完了を報知する。

【００４５】このように本実施例によれば、バッテリ１
０のリフレッシュ動作時には、インバータ回路１２の１
つのアーム１７Ｕとチョッパ回路２３とによって形成さ
れる降圧チョッパ回路により、バッテリ１０の残存電力
（残存エネルギー）を交流電源４５に回生するようにし
たので、従来とは異なり、放電用抵抗器を用いてジュー
ル熱として放散させる必要はなくなり、それだけ、エネ
ルギー効率の改善を図ることができ、又、放電用抵抗器
が不要であるので、電気自動車１内にその設置スペース
を確保する必要がなく、設置スペースの狭い電気自動車
１には最適である。

【００４６】又、バッテリ１０の電圧（２００ボルト）
が交流電源４５の電圧（１００ボルト）より高い場合に
は、前述したように、１つのアーム１７Ｕとチョッパ回
路２３とによって形成される降圧チョッパ回路により、
バッテリ１０の残存電力をその電圧を降圧した状態で交
流電源４５に回生するようにした。

【００４７】更に、バッテリ１０から交流電源４５への
回生時には、力率制御を行なうようにしたので、交流電
源４５系統の力率を改善することができる。この場合、
ＰＬＬ制御回路４３により、交流電源電圧Ｖａｃのゼロ
クロス点を検出してＰＬＬ制御により交流電源電圧Ｖａ
ｃに同期した正弦波の基準信号ＶＲを得、この基準信号
ＶＲに交流電流Ｉａｃに基づく検出電流Ｉｄを追従させ
ることによって、力率制御を行なうようにしたので、交
流電源電圧Ｖａｃの波形の歪に影響されることなく力率
制御を行なうことができ、従って、交流電源４５系統の
確実な力率改善を図ることができる。

【００４８】更に又、インダクションモータ２を駆動す
るインバータ回路１２の１つのアーム１７Ｕを利用して
チョッパ回路２３とともに降圧チョッパ回路を構成する
ようにしたので、構成が簡単になる。この場合、１つの
アームの中性点に接続される交流電源ライン２９にリア
クトル２８を挿入するようにしたので、放電電流（交流
電源４５への入力電流）の平滑を行なうことができる。
又、交流電源４５への入力電流即ち交流電流Ｉａｃを交
流電源ライン２９に設けた交流電流検出器３５によって
検出するようにしたので、電流制御が容易になり、従っ
て、力率制御が容易になる。

【００４９】更に、マイクロコンピュータ４１にリフレ
ッシュスイッチ４４を接続するようにしたので、このリ
フレッシュスイッチ４４を操作することにより所望の時
期にバッテリ１０のリフレッシュ動作を行なわせること
ができる。そして、マイクロコンピュータ４１は、バッ
テリ１０の電圧を検出する直流電圧検出器３４の検出電
圧に基づいてバッテリ１０のリフレッシュ動作の完了を
検出したときには、自動的にバッテリ１０の充電動作に
切換えるようにしたので、作業上極めて便利である。

【００５０】そして、１つのアーム１７Ｕ，チョッパ回
路２３及びリアクトル２８は、バッテリ１０の充電時に
は昇圧チョッパ回路として作用するので、モータ駆動装
置１１は、バッテリリフレッシュ装置及びバッテリ充電
装置を兼用するものとなり、モータ駆動，バッテリリフ
レッシュ及びバッテリ充電の３つの機能を有しながらも
極めて簡単な構成とすることができる。

【００５１】図５は本発明の第２の実施例であり、図１
と同一部分には同一符号を付して示し、以下、異なる部
分について説明する。即ち、この実施例では、リアクト
ル２８及び交流電流検出器３５の代わりに、１次巻線４
６ａ及び２次巻線４６ｂを有する電流変成器４６が設け
られており、その１次巻線４６ａは交流電源ライン２９
に挿入され、２次巻線４６ｂはマイクロコンピュータ４
１の入力ポートに接続されている。

【００５２】従って、この電流変圧器６４においては、
１次巻線４６ａがリアクトル２８に代わるリアクトルと
して作用し、２次巻線４６ｂが交流電流検出器３５に代
わる電流検出手段たる電流検出巻線として作用する。こ
れにより、この第２の実施例によっても、前記実施例同
様の作用効果が得られ、特に、平滑手段及び昇圧手段た
るリアクトルと電流検出手段たる電流検出巻線とが電流
変成器４６として一体に構成されるので、部品数が少な
くなり、それだけ配線が容易になる。

【００５３】尚、上記実施例では、インダクションモー
タ２によって変速機４及び差動ギヤ５を介してホイール
６の車軸７を駆動するようにしたが、インダクションモ
ータ２によって直接車軸７を駆動するようにしてもよ
い。

【００５４】又、上記実施例では、モータとしてインダ
クションモータ２を用いるようにしたが、代わりに、２
相モータ，ブラシ付直流モータ，ブラシレス直流モータ
或いはリラクタンスモータを用いてもよく、この場合に
は、駆動回路としてはフライホイールダイオードを有す
るスイッチング素子たるトランジスタを２個直列に接続
してなる１つのアームしか有しないもの（例えばブラシ
付直流モータ）もあり、従って、駆動回路としては１つ
以上のアームを有するものが対象となる。

【００５５】更に、上気実施例では、電流制限用スイッ
チング素子としてトライアック３０を設けるようにした
が、変わりに、逆並列接続した２個のサイリスタを設け
てもよく、或いは、逆並列接続した２個のフォトサイリ
スタ若しくはフォトトライアックを設けるようにしても
よい。

【００５６】その他、本発明は上記した実施例にのみ限
定されるものではなく、例えば、電気自動車に限らずバ
ッテリを電源としてモータを駆動するモータ駆動装置を
必要とする装置全般に適用することができ、又は、リフ
レッシュを必要とするバッテリのリフレッシュ装置全般
に適用することができる等、要旨を逸脱しない範囲内で
適宜変形して実施し得ることは勿論である。

【００５７】

【発明の効果】本発明は、以上説明した通りであるの
で、次のような効果を奏する。請求項１記載のバッテリ
のリフレッシュ方法によれば、バッテリの残存エネルギ
ーを電源側に回生させるようにしたので、エネルギー効
率をよくすることができ、又、放電用抵抗器が不安にな
って、放電用抵抗器のための設置スペースを確保する必
要がない。

【００５８】請求項２記載のバッテリのリフレッシュ方
法によれば、バッテリ電圧が交流電源電圧より高い場合
には、降圧チョッパ回路により降圧して電源への回生を
行なうようにした。請求項３記載のバッテリのリフレッ
シュ方法によれば、バッテリから交流電源への回生時に
は力率制御を行なうようにしたので、交流電源系統の力
率が改善することができる。

【００５９】請求項４記載のバッテリのリフレッシュ方
法によれば、ＰＬＬ制御により力率制御時の基準信号を
得るようにしているので、交流電源系統の確実な力率改
善を図ることができる。請求項５記載のバッテリのリフ
レッシュ装置によれば、モータを駆動する駆動回路の一
部を利用するようにしたので、構成が簡単になる。

【００６０】請求項６記載のバッテリのリフレッシュ装
置によれば、交流電源ラインにリアクトルを挿入するよ
うにしたので、電源に対する入力電流の平滑を行なうこ
とができる。

【００６１】請求項７記載のバッテリのリフレッシュ装
置によれば、交流電源ラインに設けられた電流検出手段
の検出電流に基づいて放電電流を制御するようにしたの
で、容易に電流制御を行なうことができる。請求項８記
載のバッテリのリフレッシュ装置によれば、リアクトル
に電流検出巻線を有するようにしたので、平滑手段と電
流検出手段とを一体化できる。

【００６２】請求項９記載のバッテリのリフレッシュ装
置によれば、リフレッシュ動作開始用のリフレッシュス
イッチを設けるようにしたので、所望の時期にバッテリ
のリフレッシュ動作を行なわせることができる。

【００６３】請求項１０記載のバッテリのリフレッシュ
装置によれば、バッテリ電圧を検出する電圧検出手段の
検出電圧に基づいてバッテリをリフレッシュ動作から充
電動作に自動的に切換えるようにしたので、作業上極め
て便利である。

【００６４】請求項１１記載の電気自動車によれば、請
求項５乃至１０のいずれかに記載のバッテリのリフレッ
シュ装置を用いるようにしたので、搭載物の設置スペー
スが限られている電気自動車に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す電気的構成図

【図２】バッテリリフレッシュ時の各部の波形図

【図３】バッテリ充電時の各部の波形図

【図４】電気自動車の構成説明図

【図５】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【符号の説明】

図面中、１は電気自動車、２はインダクションモータ
（モータ）、３はステータ、３Ｕ乃至３Ｗはステータコ
イル、１０はバッテリ、１１はモータ駆動装置、１２は
インバータ回路（駆動回路）、１３Ｕ乃至１３Ｗ及び１
４Ｕ乃至１４Ｗはトランジスタ（スイッチング素子）、
１５Ｕ乃至１５Ｗ及び１６Ｕ乃至１６Ｗはフライホイー
ルダイオード、１７Ｕ乃至１７Ｗはアーム、１８及び１
９は入力端子、２２Ｕ乃至２２Ｗは出力端子、２３はチ
ョッパ回路、２４及び２５はトランジスタ（スイッチン
グ素子）、２８はリアクトル、２９は交流電源ライン、
３４は直流電圧検出器（電圧検出手段）、３５は交流電
流検出器（電流検出手段）、３６は充電電流検出器、３
７はフォトカプラ（ゼロクロス点センサ）、４１はマイ
クロコンピュータ（制御手段）、４３はＰＬＬ制御回
路、４４はリフレッシュスイッチ、４５は交流電源、４
６は電流変成器、４６ａは１次巻線（リアクトル）、４
６ｂは２次巻線（電流検出巻線，電流検出手段）を示
す。

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【手続補正書】

【提出日】平成７年４月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】チョッパ回路２３は、スイッチング素子と
してのＮＰＮ形のトランジスタ２４，２５及びダイオー
ド２６，２７を有するもので、そのトランジスタ２４に
おいて、コレクタは直流母線２０に接続され、エミッタ
はトランジスタ２５のコレクタに接続されており、その
トランジスタ２５のエミッタは直流母線２１に接続され
ており、トランジスタ２４及び２５の各コレクタ，エミ
ッタ間にはダイオード２６及び２７が接続されている。
そして、インバータ回路１２の１つのアーム１７Ｕの中
性点たる出力端子２２Ｕは、リアクトル２８が挿入され
た交流電源ライン２９及び双方向性三端子サイリスタ
（以下トライアックと称す）３０を介して接続端子３１
ａに接続され、チョッパ回路２３の中性点たる交流電源
端子３２は交流電源ライン３３を介して接続端子３１ｂ
に接続されており、以上により、降圧チョッパ回路とし
ても機能するインバータ回路１２が構成されている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】接続端子３１ａ及び３１ｂに電流電源４５
が接続されると、フォトカプラ３７の発光ダイオード３
７ａに、図２（ａ）で示すように、交流電源電圧Ｖａｃ
が供給され、その発光ダイオード３７ａが断続的に発光
するようになる。即ち、発光ダイオード３７ａは、交流
電源電圧Ｖａｃの正半波時に発光し、負半波時に発光停
止することを繰返すものであり、これに応じてフォトト
ランジスタ３７ｂがオン，オフを繰返すようになる。そ
して、フォトトランジスタ３７ｂのコレクタ電位たるフ
ォトカプラ３７の出力信号Ｓは、図２（ｂ）に示すよう
に、オン時にはロウレベル及びオフ時にはハイレベルと
なる矩形波信号となるものであり、これが、ＰＬＬ制御
回路４３に与えられる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】トランジスタ１３Ｕ及び２５のオン状態の
継続により検出電流Ｉｄが増加してこれが基準信号ＶＲ
よりも大となると、マイクロコンピュータ４１は、トラ
ンジスタ１３Ｕをオフさせる。その後、交流電流検出器
３５の検出電流Ｉｄが減少して基準信号ＶＲより小にな
ると、マイクロコンピュータ４１は再びトランジスタ１
３Ｕをオンさせるようになる。以下、同様の動作を繰返
すようになる。従って、トランジスタ１３Ｕに与えられ
るゲート信号Ｓｙは図２（ｄ）に示すようになる。交流
電源電圧Ｖａｃが負（−）半波の場合には、マイクロコ
ンピュータ４１は、１つのアーム１７Ｕのトランジスタ
１３Ｕをオフさせ且つトランジスタ１４Ｕをオンさせる
とともに、チョッパ回路２３のトランジスタ２４をオン
させトランジスタ２５をオフさせる。この場合のトラン
ジスタ２４のオンオフ動作は、前述のトランジスタ１３
Ｕと同様である。従って、トランジスタ２４に与えられ
るゲート信号Ｓｚは図２（ｅ）に示すようになる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５５】更に、上記実施例では、電流制限用スイッ
チング素子としてトライアック３０を設けるようにした
が、代わりに、逆並列接続した２個のサイリスタを設け
てもよく、或いは、逆並列接続した２個のフォトサイリ
スタ若しくはフォトトライアックを設けるようにしても
よい。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５７】本発明は、以上説明した通りであるので、
次のような効果を奏する。請求項１記載のバッテリのリ
フレッシュ方法によれば、バッテリの残存エネルギーを
電源側に回生させるようにしたので、エネルギー効率を
よくすることができ、又、放電用抵抗器が不要になっ
て、放電用抵抗器のための設置スペースを確保する必要
がない。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５８】請求項２記載のバッテリのリフレッシュ方
法によれば、バッテリ電圧が交流電源電圧より高い場合
には、降圧用チョッパ回路により降圧して電源への回生
を行なうようにしたので、電源に過電圧が加わることは
ない。請求項３記載のバッテリのリフレッシュ方法によ
れば、バッテリから交流電源への回生時には力率制御を
行なうようにしたので、交流電源系統の力率を改善する
ことができる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平田 雅己 愛知県瀬戸市穴田町991番地 株式会社東 芝愛知工場内 (72)発明者 加藤 征二 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリに、その残存エネルギーが下限
   値になるまで放電させた後に電源から充電させるように
   したバッテリのリフレッシュ方法において、前記残存エ
   ネルギーを前記電源側に回生させるようにしたことを特
   徴とするバッテリのリフレッシュ方法。
2. 【請求項２】 バッテリ電圧が電源電圧よりも高い場合
   には、降圧チョッパ回路を介して電源側への回生を行な
   わせるとともに、前記バッテリの放電時の下限電圧を前
   記電源電圧以上に設定したことを特徴とする請求項１記
   載のバッテリのリフレッシュ方法。
3. 【請求項３】 電源として交流電源を用い、バッテリか
   ら交流電源への回生時には力率制御を行なうことを特徴
   とする請求項１記載のバッテリのリフレッシュ方法。
4. 【請求項４】 力率制御は、交流電源電圧のゼロクロス
   点を検出してＰＬＬ制御により正弦波の基準信号を得、
   この基準信号に交流電源に対する入力電流を追従させる
   ことにより行なわれるようになっていることを特徴とす
   る請求項３記載のバッテリのリフレッシュ方法。
5. 【請求項５】 ２個のスイッチング素子を直列に接続し
   てなるアームを１つ以上有し、入力端子がバッテリに接
   続され、出力端子がモータに接続されて、前記スイッチ
   ング素子のオンオフにより前記モータを通断電制御する
   駆動回路を備えたものにおいて、 前記駆動回路の１つのアームとともに前記バッテリの直
   流出力を前記交流電源の交流入力に変換するためのスイ
   ッチング素子を有するチョッパ回路と、 前記バッテリのリフレッシュ時に前記１つのアームのス
   イッチング素子及びチョッパ回路のスイッチング素子を
   オンオフ制御する制御手段とを具備してなるバッテリの
   リフレッシュ装置。
6. 【請求項６】 １つのアームの中性点に接続される交流
   電源ラインにリアクトルを挿入したことを特徴とする請
   求項５記載のバッテリのリフレッシュ装置。
7. 【請求項７】 交流電源ラインに電流検出手段を備え、
   制御手段は、この電流検出手段の検出電流に基づいてバ
   ッテリの回生時の放電電流を制御するように構成されて
   いることを特徴とする請求項５記載のバッテリのリフレ
   ッシュ装置。
8. 【請求項８】 リアクトルに電流検出巻線を有すること
   を特徴とする請求項６記載のバッテリのリフレッシュ装
   置。
9. 【請求項９】 リフレッシュスイッチを備え、制御手段
   は、このリフレッシュスイッチの操作に応じて前記バッ
   テリのリフレッシュ動作を開始させるように構成されて
   いることを特徴とする請求項５記載のバッテリのリフレ
   ッシュ装置。
10. 【請求項１０】 バッテリ電圧を検出する電圧検出手段
    を備え、制御手段は、この電圧検出手段の検出電圧に基
    づいてバッテリをリフレッシュ動作から充電動作に自動
    的に切換えるように構成されていることを特徴とする請
    求項５記載のバッテリのリフレッシュ装置。
11. 【請求項１１】 請求項５乃至１０のいずれかに記載の
    バッテリのリフレッシュ装置を用いたことを特徴とする
    電気自動車。